城市生态系统的平衡和发展

城市生态系统的平衡和发展

城市是人类社会进步的产物，是人文和自然景观的集合体，区别于自然生态为主的草原、森林、海洋等系统，也不同于受人类活动影响的农业生态系统，人不仅是系统中简单的消费者，还通过大量经济、社会活动对系统产生干扰、破坏或其他影响。强烈的社会人文化倾向突出了人地之间的矛盾，人类对资源数量和质量要求的不断提高，暴露出日益复杂的环境问题。

一、城市生态系统人地关系的发展特点

1 、城市生态系统的形成过程

城市是社会生产力发展到一定阶段才产生的。人类发展早期的城市，结构简单，职能集中，其生态系统从属或依附于自然生态系统，人们尚未顾忌城市经济的繁荣可能带来的环境问题，即人们生存发展所必需的物质、能量的输入输出尚可自发进行调节。古代的城市形成，与农牧业和加工业发展、商业活动的相关，城市的经济、文化活动制约着城市的规模，除建筑物和人口的增加外，造成对自然环境影响的人类活动主要是采伐活动，仅仅是缓慢人口增加带来劳动和消费物质积累的增多，不太可能造成自然环境的大规模变化。受社会发展水平的制约，这种过程持续至少几千年，生态的失衡或调节几乎全是自然的，因此从历史的角度分析，早期城市生态与自然生态不存在本质的差别。

2、社会的发展使城市生态系统复杂化、社会化

城市在社会的进步中不断发生变化。人类近代发展的历史，更多的反映了生产和经济目的对城市的影响，极大的改变了早期城市近自然的系统特征。随着工业化的来临，科学技术促进了制造业和现代建筑业突飞猛进的发展，带来人口的急剧增长和严重的城市环境问题，形成现代城市复杂的社会特征。无论是城市的规模或者内部结构，还是城市同周围外界的联系都发生了深刻的变化。人造物的集中出现，高密度的人口分布，同人类活动相关的各人文要素形成了自然界原本没有的社会经济内容，如人类生产和活动的场所，新型的生产工具及多样化的劳动产品。自然因素组成的资源、能源利用形式的改变和环境质量下降，自然生物数量和品种相对减少，取而代之的是大量人工培养的生物种群，维持平衡的条件变弱变差，并产生出大量的废弃物质，污染了城市的大气、水源和地面空间。

3、城市生态系统结构特征的演变

城市生态系统和自然生态系统最大的区别在于人是城市生态系统的核心，绿色植物作为生态金字塔的基础，由于数量相对较少，形成倒置的结构，这种生态系统必须依靠城市外的其它系统不断给予补充和调节才能维持。城市生态系统的两个部分，自然生态和经济生态的亚系统，分别具有各自的平衡条件和规律，发展过程中突出了经济生态亚系统的功能作用，系统中物质、能量流动巨大，密度高，周转快，尤其是人口多、工业化水平高的大中城市，自然生态系统功能大大降低，严重影响着城市周围的环境。另外，食物链简化、缩短，系统调节平衡能力下降，物种数量能量流动方式均发生了变化。

城市生态系统的结构取决于城市的规模和经济水平，还要受到城市职能影响。一般说来，大城市或特大城市，人口多，经济水平高，城市生态系统中的生物生产量相对较低，对周边环

境依赖性极强，往往具有经济发展或交通的优势，而生态系统的平衡能力低，城市的改造与调控难度大，在水、大气、环境质量方面问题比较突出。此类城市必须严格控制人口和发展的规模，注重环境质量保护。作为文化、政治中心或旅游城市，相对以上城市优化程度要高的多，此类城市不宜扩大，适当控制经济发展的规模。有些国家的传统政治中心出现了转移工业人口或迁都的趋向。作为工业中心的城市，尤其是重工业中心，社会生产水平的大幅度提高，带来了极为严重的生态破坏和环境污染问题，这种城市“绿色”少，生命现象的维持条件差，突出的矛盾往往是空气和水的质量最差。当然城市的职能与规模并不是制约生态环境的单一条件，民族的文化、历史，国家和地方的政策方针，也在很大程度上影响着城市结构。

随着城市的日益膨胀，人口的流动性增大，不少城市的结构特征既带有一种强烈的历史痕迹，又随社会的变化发展不时暴露出更加尖锐的矛盾。我国的城市中，大城市、特大城市多，在规划、管理上有许多困难，经济、社会、环境原因都会产生对一个城市乃至周边地区消极的影响。以上海地区为例，市区中心的改建，改善了交通与住宿条件，但城市用地的扩大，环线内外交通新矛盾的出现，又给我们提出了新问题。日益增大的城市空间，生物量相对数量愈来愈少，维持生态系统平衡难度加大，许多大城市将草坪、花园、林带作为发展的必要条件，纳入新城区的发展规划之中。中小城市过快发展的城市化速度，突出经济的目的，也同样会出现影响本身结构和质量的问题。

二、城市生态系统的主要矛盾分析

剖析城市生态系统的结构，可以了解人类活动对城市影响的效果程度，有意识的调节城市环境中的人地关系，促使其向良性方向发展。和常见的生态系统类似，城市生态系统的组成也是四个基本组成部分有机的联系在一起。不同的是，各部分内容的数量、机能，已在原有基础上发生了根本的变化。

1．生产者的数量与质量

城市生态系统中的生产者，仅有公园、草坪、路旁树木，邻近河湖的极少见到的水生植物和市郊的绿化带或防护林带，和相同自然带的草原或森林生态相比，绿色植物的数量和质量差之甚远，即使一座绿化程度很高的城市，依靠自身维持生态平衡也是不大可能的，大量的食品和生产所需原料必须从外界运进。随着城市规模的扩大和城市体系的更新演化，自然因素的削弱破坏，城市对外界环境的依赖更趋于增强。仅就环境保护作用一项而言，中纬度城市常年植被覆盖率必须达到30 ％以上才能起到净化空气、防治污染的作用，而我国的大城市中很少有达到这个标准的。

有强烈人为作用的城市生态系统，因为生物活动量的减少，尤其是绿色植物的光合作用甚微，系统内部无法提供充足的食物维持消费的平衡，只有借助于交通工具从系统外不断的输入，外界农业生产的产品，是系统内生产者的替代部分，植物的数量品种单调，大面积植物几乎无法见到，不足以维持调节平衡。若以开发较长的工矿城市为评价对象，其与周围自然生态环境产生了本质的差异，荒漠中的绿洲、都市中的花园是人类智慧和劳动的产物。但产生在森林、草原、河流两岸的成千上万的不同规模的城市，随着人类的经济、社会活动，经过千百年的演化，人文社会化取代了自然景观。目前，城市园林和规划等部门，将绿色林地、草坪作为美化城市发展环境的措施，成为新城市生态系统的重要组成部分，规定了面积比例、布局要求，并有了长期的打算。生产者是自然生态的主要成分，而城市生态发展到今天，生

产者完全变成了从属的角色，受制于人类的意识和生产活动，近代受人注意并重视发展的公园绿地和郊区农业，显示其蓬勃发展的生命力，其中人类的劳动、投入得已回报，在一定意义上可以说，不仅为人类生活的改善提供了食物、清新的空气、美的环境空间等，产生出相应的经济和社会价值，在系统内，自然构成生产者的主体和基础，成为城市生态系统吸收外界物质和能量的重要条件。

2 、人类是消费者的主体

一般的自然生态系统金字塔，由于本身的基础量大大超过顶部的高级消费者而维持自身的平衡，城市生态系统中生产者与消费者的数量比例不协调，其稳定性完全受控于社会经济亚系统的能力与水平。人是高级消费者，也是城市生态系统中特殊的消费群体。人类源于自然，在进化发展的过程中适应和改造了自然，从狩猎、采集到种植、饲养，工商业的社会化导致了城市生态系统的形成。作为人类生存必需的消费品绝大部分来自外界。除了公园中供人们观赏的野生动物外，只有栖身于树林中的小鸟还算是自由的消费者了，但它们对整个城市生态系统的影响实在是微不足道的。人取代了自然界的众多动物，成为城市生态中单调的消费者。作为消费者，又明显区别于一般动物的消费形式, 人通过主观的意识和劳动, 对食物进行选择和精细的加工，而被加工的食品，其营养和能量几乎完全来自城市生态系统之外，稳定丰富的食品供应是城市生态平衡的物质基础。与此同时，人类打破自然生态中复杂的消费食物链，人们的食物，除部分禽畜、蔬菜来自近郊，绝大部分靠运输工具从系统外调入，并且多数食物均经过熟制的过程。

早期的城市虽然已经显示出人在生物进化中的领先地位，可以通过劳动过程，改变环境提供食物及其它生物物质的条件。数量群体的规模，受制于自然生态维持发展的能力，难以回避各种灾害的影响。工业革命至今，促进社会生产力的迅速发展，人口的剧增，城市的膨胀，使消费的水平大大提高，人类发展在不自觉的过程中，破坏了陆地表面许多动植物的生存环境，大量的消费者数量减少，尤其是野生动物濒临灭绝，甚至海洋生物也出现了危机，自然条件下的动植物已远远不能满足人类，只有通过农牧业的进步，增加产品的绝对量，满足人类的各种消费。人类作为最高层次的消费者，通过交通运输从系统之外为自身提供食物，而此供求关系不仅是一种生态关系，更是一种经济关系，人的消费又加入了更为复杂的社会关系，人类通过各种生产活动，改变了城市及其周围的环境条件，在工农业生产中大量消耗资源和能源，使城市结构增加了许多复杂的矛盾，理化变化过程大大超过了生物的代谢过程。

3 、城市分解者的作用微弱使环境趋于恶化

人类在城市生态系统中通过复杂的消费形式，制造出大量的废弃物质，其中生活废物中的生物部分，多数可通过自然界中的分解者返回环境，但必须运用交通工具，搬运到城市外几到几十公里处的郊区去进行分项处理，才能进入下一轮的循环。这一部分的比例，远不及生产性废物的数量。建筑垃圾、工业三废，许多虽然没有直接进入生态系统循环，却通过生产的中间环节，渗入城市环境，如化学工业的大量产品，通过水、土壤、食物、药品，参与了消费的过程，影响了系统循环。作为分解者的微生物，在城市生态系统中几乎起不到什么作用。大量的工业和生活废弃物无法自净。仅仅几十年的时间，城市垃圾的堆放和处理便成为当今世界十分头痛的问题。由于处理不当或不能处理，使城市空间、地表和地下水的质量，以及空气遭到污染，影响人类的健康。城市的环卫、供排水工程等，成为城市生态系统中分解者的替代部分，而分解的过程中所产生的物理化学变化致使物质能量不能回复以后的循环过

程，形成污染的长久或永久性积累。分解者角色及功能的变化，是环境质量下降，城市生态恶化的根本原因，城市化、工业化的发展，人们寻求处理废弃物质，净化城市生态的各种办法，功效甚微，较多投入的如净化食用水、生产绿色食品、生活保健品及公共的大气质量保护，着眼点放在人类自身的健康方面。对于日积月累的各种难以分解的城市固体垃圾，只能采取权益之计，埋入洼地或浅海之中。

4 、非生物环境的人文化，削弱了生态系统自我调节的能力

通过生产者、消费者、分解者三种城市生态系统基本角色的分析，我们可以发现，除了人口增加极大丰富了城市生态系统外，就是非自然的人造物大量充斥城市环境，人类的经济、科学、文化的淀积，让许多人怀疑用生态学的观点来分析城市环境是否可行。人类从烧火到广泛运用电力，从机械工程到生物工程，如今已深切体会到人类的智慧和劳动创造了大量的物质财富，也营造了城市这个禁锢生物和人类生存的矛盾空间。作为非生物环境，一定范围的空间地面，高耸的工厂厂房设备和高层建筑，纵横的交通线路和交通工具，人造物全面置换了自然环境，改变了环境供应水和矿物质的形式，减少了阳光的照射。不同职能和规模的城市，上述各种情况表现程度有相当大的差别。经济职能为主的工商业城市，自我调节的功能相对较差，农矿产品的加工，石油、煤炭、电力的大量消耗，问题比较突出，必须针对性的强化环境监测，注意对传统大型企业的综合管理和生产设置的更新，进而达到城市规划和改造的目标。政治、文化职能为主的如首都、旅游中心城市等，自我调节的功能要好一些，物质能量的流动和工业城市有一定区别，但生活消费中产生的各种污染物也有加剧积累的趋势。我国城市人口比重虽然不高，但绝对数量大，因而特大城市的数量居世界前列，并且多是综合职能的城市，只有相应分散部分生产职能，发展能源消耗比较少、污染物排放量小，高科技水平的工业类型，以减轻不断激化的多重矛盾。各级政府职能部门，尤其是环境保护部门，充分运用行政和法律的手段，在控制和改造方面取得了明显的成效。但是人口和经济发展又难免会产生新的矛盾。就规模而言，城市愈大，人地间矛盾愈突出，交通、居住及活动空间拥挤，地价上涨，势必造成绿地面积减少，如日本东京、我国上海均属此类。

三、城市生态系统中人地关系的协调发展

城市生态系统的主体是人类，通过生态系统的其他部分，和城市环境形成交叉的网络结构。人口的数量和素质构成与社会经济文化影响着城市生态系统的规模和特征，城市通过人类的活动和城市生态系统外部的条件，调整对城市环境的影响程度。随着社会经济水平的提高，人口增加带来一系列自然生态没有的问题，形成了城市生态系统维持平衡发展的不利情形，协调人地关系，实现城市的持续发展，是非常必要的，刻不容缓的。

1、生态规划的基本内容

生态学与经济学从不同的角度理解城市的发展。经济学从资源、生产和人口方面强调发展过程的积极意义，生态学则是关心长远的利益，反对将牺牲环境作为城市发展的代价。其实，无论城市的经济功能还是生态功能，其最终目标都是最优化，既是在有限资源条件下争取最大效益，实际上它们是同一问题的两个侧面，不能过分强调一方而忽视另一方。城市生态规划就是力图调节两方面的关系，尽力使经济发展和城市生态相协调。

（1 ）城市生态规划的依据——自然生态的最佳对策。其中包括物质循环、能量利用、空间结构等。

（2 ）城市生态是社会、经济与自然的复合生态系统，是人类发展从自然生态到人工生态的较高阶段形式，其中自然属性逐渐为社会属性与人的意志所取代，经济目标突出，是不稳定的人工生态系统。

（3 ）城市生态规划的有效途径：生态整体规划，系统分析和经济规划，其中包括城市发展的全局和远景规划，也包括局部或短期的操作，这两方面对城市发展的目标应该是协调一致的。

2 、根据中国国情，选择适宜的城市化发展方向

我国是一个人口众多，相对资源紧张，城市化水平较低的发展中国家。改革开放的而二十多年来，社会的变化是巨大的。工业化水平的提高和社会物质财富的积累，加快了城市化的速度和进程，城市的数量增多、规模扩大，产生的人口、资源和环境问题形成发展的巨大压力。在贯彻我国环境国策和城市发展的基本方针时，必须根据各个城市具体情况进行：

（1）不同城市采取不同的策略，重点放在大城市。随着产业结构调整，城市的中心地域将大大分散工业和交通中心的职能，尽可能减少城市扩大产生的负面作用。一些新兴的中小型城市，特别在内地，农村富余人口的就地转化和城市规划应统筹进行考虑。

（2）扬长避短，减少重复建设和短期行为，因地制宜，选择各地发展的不同方向。

（3）系统研究和小区规划结合，动态研究城市发展中的新问题，对城市发展做出中长期预测和规划。

（4）完善和执行相关法律法规，运用教育、宣传工具，增强全民的环境生态意识。

我国的城市化正处在一个快速发展的阶段，与之相关的各种社会变化是十分复杂的，运用适当可行方法进行调控，其中许多方面都应引起生态学和系统科学研究的重视。

2、城市生态系统的可持续发展观念

可持续发展已经是新旧世纪交替的重要话题。从生态学的角度理解，就是要找到一种维持人工生态系统平衡的有效途径。城市发展中的生产过程、消费活动，从数量的增加到协调同步，首先体现出人们观念和认识上的变化。作为人类文明、人口集中、经济最发达的地域系统，必须为本身的协调平衡发展采取相应的控制措施。从科学的认识或行政的措施到社会性的意识行为是不容易的，生态学研究必须为之做出不懈的努力。从以上我国的国情和未来发展方面，提出以下城市人地关系和持续发展的设想：

1 ）人口、资源条件仍然是经济发展的制约因素，人口的增长和素质，资源的开发、综合利用和保护是当务之急，尤其是森林和矿物性资源、水资源和能源。

（2 ）保持经济适度增长，改进经济增长方式。通过科学技术的进步，将能源资源消耗型的传统产业逐步转向科技型低消耗高产值的新兴产业。

（3 ）加强城市环境治理和生态建设。如前所述，城市中的各种污染物的积累是城市环境恶化的主要矛盾，人口、经济的原因造成能源资源在生产生活中的大量消耗，不可避免的影响城市生态和环境，其中包括排放废气、废水、废渣的科学有效处理。

（4 ）城市绿地建设的生态效益是十分重要的，增加投资，扩大林地、草地比例，公园化规划建设新城区。

（5 ）增强全民可持续发展意识，树立生存、资源、环境的危机感。加强环境教育宣传，运用法律法规规范社会和民众的道德行为。

综上所述，城市生态系统的形成、发展受到自然和社会经济的双重规律影响。作为生态系统的各组成要素，在发展变化中彼此影响，不断打破旧的平衡条件。以上分析的目的，就是要找出矛盾产生的社会人为原因，运用系统分析的方法，提出城市人地关系的设想，实现人地关系的可持续发展目标。